膜下滴灌工程设计主要参数选择浅析

王军俊

【摘要】滴灌设施投入高，设备选型和系统规划设计不够科学合理，影响了膜下滴灌效益的发挥，制约着该技术进一步发展。现就棉花膜下滴灌工程设计中几个主要参数选择谈几点意见。

【关键词】滴头流量；滴头间距；毛管间距；土壤湿润比；日耗水强度；土层深度

【Abstract】Drip irrigation facilities into high， equipment selection and system design is not scientific and reasonable， affecting play by Drip Irrigation efficiency， which restricts the further development of this technology. Now on mulched drip engineering design several key parameters to make a few comments.

【Key words】Dripper discharge；Emitter spacing；Spacing capillary；Soil moist ratio；Daily water；Soil depth.

新疆是我国严重的干旱区之一，农业生产的突出特点是荒漠绿洲，灌溉农业，水资源短缺，成为制约该地区农业生产可持续发展和生态环境改善的瓶颈。滴灌技术为干旱地区发展现代化高效节水农业，改善生态环境开辟了一条新路，为缓解我区旱情，改善生态环境发挥了积极作用。但滴灌设施投入高，设备选型和系统规划设计不够科学合理，影响了膜下滴灌效益的发挥，制约着该技术进一步发展。现就棉花膜下滴灌工程设计中几个主要参数选择谈几点意见。

1. 滴头流量和滴头间距

（1）通过几年来对不同滴头流量，不同土质条件下的土壤水分运动规律研究可以看出，重壤土的土壤水分分布形状如同一个“碗”，滴水点处水分增量最大，越向深处越小，湿润峰的宽深比较大。在一定水量下，流量越大，湿润深度越浅，湿润宽度越大（图1、图2、图3）。当滴头流量达到3升/小时，地表出现径流迹象。对中壤土来说，在滴水量相同时，滴头流量越大，湿润宽度就越大，而湿润深度差别不大（图4、图5、图6）。当滴头流量大于3升/小时，开始出现径流迹象，当滴头流量为4升/小时，径流更加明显。对砂土而言，土壤水分主要以垂直入渗为主，当滴水量达到4升时，砂土湿润深度可达60厘米，此时地表湿润宽度为35厘米左右（图7、图8）。

（2）综上所述，重壤土和中壤土滴头流量不宜超过3升/小时，在不产生地表径流情况下取较大值（从排盐效果和滴头抗堵效果考虑）。另外，根据土壤湿润峰的变化情况，滴头间距也没必要太小，一般重壤土可选择0.4～0.5米，中壤土可选择0.4米左右。对砂土来说，滴头流量宜选择较大值，可取到3～4升/小时，滴头间距不宜超过0.3米。同时，在有盐碱的土壤上，滴头流量的选择，在不产生地表径流情况下，宜取其上限值，这样有利于在棉花根层形成淡化区，排盐效果较好。

2. 关于毛管间距确定

在滴灌系统投资中，毛管投资占有相当大的比重。由图9、图10可以看出，在中壤土上，土壤湿润宽度随滴头流量的增加而增大，滴头最大湿润直径可达140cm。采用一管四行棉花布置毛管，毛管到最边行棉花的距离为55～60 cm，机采棉棉花行距配置（66+10 cm）中，毛管到最边行棉花距离只有43 cm。说明在壤土和重壤土类土壤上采用“一管四行”方式布置毛管是完全可行的，这样毛管间距可由原来90 cm，增加到120 cm左右，每亩毛管用量可减少1/3，可充分发挥滴灌系统的效益，有效降低滴灌设施投入。

3. 关于土壤湿润比

土壤湿润比是指在土壤计划湿润层内，湿润土体与总土体的比值。在田间由于滴头流量和滴水量及土壤质地的变化，其湿润比是有差异的，通过试验和计算分析，三种土壤膜下滴灌棉花花铃期平均土壤湿润比为63%。因此，在滴灌工程设计中，壤土类土壤上棉花花铃期膜下滴灌湿润比取60～65%较适宜，重壤土取上限值，砂土和砂壤土取下限值。

4. 最大日耗水强度

根据多年实测资料，在奎屯罐区，不同土壤膜下滴灌棉花花铃期平均日耗水率为4.5～5.4mm（表1）。因此，在该地区棉花膜下滴灌工程设计中，棉花最大日耗水强度取4.5～5mm/d较适宜，其它地区棉花最大日耗水强度，可采用当地实测值确定，没有实测资料可参考气候类似地区资料确定，也可用彭曼公式求得。

5. 计划湿润土层深度

膜下滴灌不仅湿润区域小，而且湿润深度也远比常规沟灌浅，属于浅层灌溉。根据大量土壤水分监测结果分析，在棉花膜下滴灌合理灌溉制度下，滴灌的土壤湿润深度基本在60cm以内，而溝灌一般都在100cm以下。从土壤水分消耗来看，膜下滴灌60cm土层以内土壤含水量分布有波动（发生变化），60cm深度以下，土壤含水量几乎没发生变化（图11），说明60cm以下土层水分几乎没有消耗。因此，膜下滴灌棉花最大计划湿润层深度不宜超过60cm。一般取50～60cm较适宜。

6. 土壤适宜含水率上、下限

滴灌设计中所指的土壤适宜含水率上、下限是指满足棉花花铃期需水要求，土壤适宜含水率上、下限值，一般用占田间持水率的百分数表示。对常规沟细灌土壤适宜含水率上、下限一般取田间持水率的100%和60%。膜下滴灌是一种控制灌溉，可适时适量控制滴灌水量，调节水分含量。通过多年试验，土壤计划湿润层内土壤水分上限控制在80%～85%，下限控制在60%～65%较适宜。

7. 关于干管工作压力的选择

在滴灌工程设计中，干管工作压力的选择，直接影响到工程的投资。从滴灌系统本身工作需要来说，干管工作压力选用0.4MPa较经济。但采用滴灌技术后，田间已没有任何渠道，当种植小麦等密植作物时，采用喷灌方式灌溉，干管工作压力不够。因此，在滴灌工程设计中，建议干管工作压力选择0.6MPa，而且系统的地埋管道按喷、滴灌或滴灌、管道灌共用考虑。